闞顯文 尹宇新 耿志榮 王志林
1 引言分子識別在生物體中發(fā)揮著十分重要的作用, 自然界中的一些生物分子如酶、抗原和激素等對底 物、抗體及受體等存在著特異性的分子識別現(xiàn)象,從 而決定生物體能否正常生長。但這些生物分子存在 制取復(fù)雜、穩(wěn)定性差、存儲和操作不便等缺點。分子 印跡技術(shù)是20世紀(jì)70年代以來出現(xiàn)的人工合成具 有專一識別位點的聚合物的技術(shù),采用分子印跡技 術(shù)可以制備出穩(wěn)定性好、合成簡單且具有分子識別 功能的分子印跡聚合物。分子印跡聚合物的制備方 法也在不斷更新,從本體聚合[1, 2]發(fā)展到懸浮聚 合[3, 4]、沉淀聚合[5, 6]和表面聚合[7, 8]等,得到的印跡 聚合物在色譜分離[9, 10]、固相萃取[11, 12]、化學(xué)傳 感[13, 14]、模擬酶催化[15, 16]等方面得到了廣泛的 應(yīng)用。目前,制備分子印跡聚合物母體材料的交聯(lián)劑 種類較少,主要為可參加自由基聚合的烯烴化合物, 如乙烯基乙二醇甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基丙烷三 甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯等。這些交聯(lián)劑通常只 能在有機(jī)溶劑中使用,大大限制了印跡聚合物的發(fā) 展。采用反應(yīng)條件溫和的溶膠-凝膠技術(shù)可以使有 機(jī)硅烷試劑在水相或有機(jī)相中發(fā)生水解形成高聚 物,且多數(shù)有機(jī)硅烷化合物中含有能與印跡分子發(fā) 生相互作用的官能團(tuán),又可作為功能單體應(yīng)用到印 跡聚合物的合成中,因此基于硅材料的印跡聚合物 得到了快速的發(fā)展。為了減少印跡分子的“包埋” 現(xiàn)象,加快印跡聚合物對印跡分子的吸附速率,目前 印跡技術(shù)的很多工作都集中在采用表面印跡技術(shù), 在一定的基質(zhì)材料的表面進(jìn)行印跡聚合物的制 備[17—19]。可選用的基質(zhì)材料的種類很多,其中硅基 材料由于相容性好、機(jī)械性能強(qiáng)、穩(wěn)定性好、表面易 改性等突出的優(yōu)點,而被大量地用于表面印跡聚合 物的制備和研究中。本文擬就近年來基于硅材料的 分子印跡聚合
2 分子印跡技術(shù)分子印跡技術(shù)是指印跡分子與功能單體先通過 可逆反應(yīng)形成復(fù)合物,然后在交聯(lián)劑的存在下,聚合 生成高度交聯(lián)的剛性高分子聚合物,除去印跡分子 后在聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中留下具有結(jié)合能力的官能 基團(tuán),可作為分子受體在眾多印跡分子結(jié)構(gòu)類似物 中選擇性地識別印跡分子。根據(jù)印跡分子與功能單體在聚合過程中相互作 用的機(jī)理不同,分子印跡技術(shù)可分為兩種基本類型。 第一種是共價法,由Wulff創(chuàng)立。印跡分子與功能 單體分子之間通過共價鍵結(jié)合生成可聚合的單體, 交聯(lián)聚合后采用化學(xué)方法將共價鍵斷裂,除去印跡 分子。該法的優(yōu)點是印跡分子與功能單體分子之間 的作用力強(qiáng),使聚合反應(yīng)可在強(qiáng)極性溶劑中進(jìn)行,且 印跡位點精密確定。但是這種可逆的化學(xué)反應(yīng)種類 較少,印跡分子的洗脫和結(jié)合速率很慢。第二種是 非共價法,由Mosbach創(chuàng)立。印跡分子與功能單體 之間以氫鍵、疏水作用、電荷轉(zhuǎn)移等作用相互結(jié)合后 再進(jìn)行交聯(lián)聚合。這種聚合反應(yīng)簡單,印跡分子的 洗脫和識別較為快速,且其識別過程更接近于天然 的分子識別系統(tǒng),是常用的方法。另外,還有將這兩 種方法結(jié)合起來進(jìn)行印跡聚合物的制備和性質(zhì)研 究,即在聚合過程中印跡分子與功能單體之間的作 用方式是共價型的,而識別過程中的作用方式是非 共價型的。
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